【课件】弹性碰撞和非弹性碰撞 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、2.5 弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞 碰撞碰撞碰撞碰撞是生活中常见的物理现象，是指相对运动的物是生活中常见的物理现象，是指相对运动的物是生活中常见的物理现象，是指相对运动的物是生活中常见的物理现象，是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内作用力迅速变化的过程体相遇时，在极短时间内作用力迅速变化的过程体相遇时，在极短时间内作用力迅速变化的过程体相遇时，在极短时间内作用力迅速变化的过程.物体物体物体物体碰撞时系统的碰撞时系统的碰撞时系统的碰撞时系统的动量守恒动量守恒动量守恒动量守恒.碰撞的特点碰撞的特点碰撞的特点碰撞的特点:发生碰撞的物体间一般发生碰撞的物体间一般发生碰撞的物体间一般发生

2、碰撞的物体间一般作用力很大作用力很大作用力很大作用力很大，作作作作用时间很短用时间很短用时间很短用时间很短，满足动量守恒条件，满足动量守恒条件，满足动量守恒条件，满足动量守恒条件.各物体作用前后各物体作用前后各物体作用前后各物体作用前后动量动量动量动量变化显著变化显著变化显著变化显著，物体作用时间内位移可忽略物体作用时间内位移可忽略物体作用时间内位移可忽略物体作用时间内位移可忽略，即碰撞过程，即碰撞过程，即碰撞过程，即碰撞过程中物体发生的位移极小，可认为中物体发生的位移极小，可认为中物体发生的位移极小，可认为中物体发生的位移极小，可认为碰撞前后物体位于同碰撞前后物体位于同碰撞前后物体位于同碰撞

3、前后物体位于同一位置一位置一位置一位置.(位置不突变位置不突变位置不突变位置不突变,但速度可以突变但速度可以突变但速度可以突变但速度可以突变).按按按按碰碰碰碰撞撞撞撞中中中中能能能能量量量量损损损损失失失失的的的的情情情情况况况况，可可可可分分分分为为为为弹弹弹弹性性性性碰碰碰碰撞撞撞撞和和和和非非非非弹性碰撞弹性碰撞弹性碰撞弹性碰撞1.1.弹性碰撞弹性碰撞弹性碰撞弹性碰撞:系统在碰撞前后系统在碰撞前后系统在碰撞前后系统在碰撞前后动能不变动能不变动能不变动能不变，碰撞时的碰撞时的碰撞时的碰撞时的形变能形变能形变能形变能够完全恢复够完全恢复够完全恢复够完全恢复,碰撞过程中碰撞过程中碰撞过程中碰

4、撞过程中机械能守恒机械能守恒机械能守恒机械能守恒,这类碰撞叫做弹性碰这类碰撞叫做弹性碰这类碰撞叫做弹性碰这类碰撞叫做弹性碰撞撞撞撞.例如钢球、玻璃球等坚硬物例如钢球、玻璃球等坚硬物例如钢球、玻璃球等坚硬物例如钢球、玻璃球等坚硬物体碰撞时的形变能够完全恢体碰撞时的形变能够完全恢体碰撞时的形变能够完全恢体碰撞时的形变能够完全恢复，能量损失很小，它们的复，能量损失很小，它们的复，能量损失很小，它们的复，能量损失很小，它们的碰撞可视为弹性碰撞碰撞可视为弹性碰撞碰撞可视为弹性碰撞碰撞可视为弹性碰撞.2.2.非弹性碰撞非弹性碰撞非弹性碰撞非弹性碰撞:系统在碰撞前后系统在碰撞前后系统在碰撞前后系统在碰撞前后

5、动能减少，动能减少，动能减少，动能减少，碰撞时发生形碰撞时发生形碰撞时发生形碰撞时发生形变后变后变后变后不能完全恢复原状不能完全恢复原状不能完全恢复原状不能完全恢复原状,碰撞过程中碰撞过程中碰撞过程中碰撞过程中机械能不守恒机械能不守恒机械能不守恒机械能不守恒，这样，这样，这样，这样的碰撞叫做非弹性碰撞的碰撞叫做非弹性碰撞的碰撞叫做非弹性碰撞的碰撞叫做非弹性碰撞.例如木制品、橡皮泥球的碰撞例如木制品、橡皮泥球的碰撞例如木制品、橡皮泥球的碰撞例如木制品、橡皮泥球的碰撞例例例例1.1.如如如如图图图图，在在在在光光光光滑滑滑滑水水水水平平平平面面面面上上上上，两两两两个个个个物物物物体体体体的的的的

6、质质质质量量量量都都都都是是是是mm，碰碰碰碰撞撞撞撞前前前前一一一一个个个个物物物物体体体体静静静静止止止止，另另另另一一一一个个个个以以以以速速速速度度度度v v向向向向它它它它撞撞撞撞去去去去.碰碰碰碰撞撞撞撞后后后后两两两两个个个个物物物物体体体体粘粘粘粘在在在在一一一一起起起起，成成成成为为为为一一一一个个个个质质质质量量量量为为为为2 2mm的的的的物物物物体体体体，以以以以一一一一定定定定速速速速度度度度继继继继续续续续前前前前进进进进.碰碰碰碰撞撞撞撞后后后后该该该该系系系系统统统统的的的的总总总总动能是否会有损失动能是否会有损失动能是否会有损失动能是否会有损失?3.3.完全非

7、弹性碰撞完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞:碰撞后两物体碰撞后两物体碰撞后两物体碰撞后两物体合为一体合为一体合为一体合为一体或者或者或者或者具有共同具有共同具有共同具有共同速度速度速度速度的碰撞的碰撞的碰撞的碰撞.例如：橡皮泥球之间的碰例如：橡皮泥球之间的碰例如：橡皮泥球之间的碰例如：橡皮泥球之间的碰撞、子弹射入并停留在木撞、子弹射入并停留在木撞、子弹射入并停留在木撞、子弹射入并停留在木块中，列车车厢的挂接块中，列车车厢的挂接块中，列车车厢的挂接块中，列车车厢的挂接.规律：规律：规律：规律：完全非弹性碰撞过程中仅有压缩阶段，没有恢复阶段；完全非弹性碰撞过程中仅有压缩阶段，没有恢复阶段；

8、完全非弹性碰撞过程中仅有压缩阶段，没有恢复阶段；完全非弹性碰撞过程中仅有压缩阶段，没有恢复阶段；碰撞前后动量守恒，机械能损失最大碰撞前后动量守恒，机械能损失最大碰撞前后动量守恒，机械能损失最大碰撞前后动量守恒，机械能损失最大.4.4.弹性碰撞的规律：弹性碰撞的规律：弹性碰撞的规律：弹性碰撞的规律：“一动一静一维弹性碰撞一动一静一维弹性碰撞一动一静一维弹性碰撞一动一静一维弹性碰撞”模型模型模型模型 v1v2=0地面光滑地面光滑地面光滑地面光滑 两钢球碰撞两钢球碰撞两钢球碰撞两钢球碰撞(1)(1)若若若若 mm1 1=mm2 2，则，则，则，则 v v1 1 =0=0、v v2 2 =v v1 1

9、，相当于两球交换速度，相当于两球交换速度，相当于两球交换速度，相当于两球交换速度(4)(4)若若若若 mm2 2 mm1 1，则则则则 v v1 1 =-=-v v1 1，v v2 2 =0=0 (2)(2)若若若若 mm1 1 m m2 2，则则则则 v v1 1 0 0，且，且，且，且v v2 2 0 0(3)(3)若若若若 mm1 1 m m2 2 ，则则则则 v v1 1 0 0 0分析讨论：分析讨论：分析讨论：分析讨论：v1v2=0地面光滑地面光滑地面光滑地面光滑 两钢球碰撞两钢球碰撞两钢球碰撞两钢球碰撞(5)(5)若若若若 mm1 1 mm2 2，则则则则 v v1 1 =v v1

10、 1，v v2 2 =2=2v v1 1 5.5.非弹性碰撞非弹性碰撞非弹性碰撞非弹性碰撞v v1 1v v2 2 地面光滑地面光滑地面光滑地面光滑 两木块碰撞两木块碰撞两木块碰撞两木块碰撞想一想：怎样求碰撞过程中损失的机械能想一想：怎样求碰撞过程中损失的机械能想一想：怎样求碰撞过程中损失的机械能想一想：怎样求碰撞过程中损失的机械能?6.6.完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞v v1 1v v2 2 地面光滑地面光滑地面光滑地面光滑 两橡皮泥球碰撞两橡皮泥球碰撞两橡皮泥球碰撞两橡皮泥球碰撞1.1.系统动量守恒系统动量守恒系统动量守恒系统动量守恒(内力远大于外力内力远大于外

11、力内力远大于外力内力远大于外力):):即即即即 p p1 1+p p2 2p p1 1+p p2 2.2.2.系统系统系统系统动能动能动能动能不不不不增加增加增加增加(只有弹性碰撞的动能不变只有弹性碰撞的动能不变只有弹性碰撞的动能不变只有弹性碰撞的动能不变):):即即即即E Ek1k1+E Ek2k2 E Ek1k1+E Ek2k2.3.3.速度符合速度符合速度符合速度符合实际情况实际情况实际情况实际情况:(1)(1)同向碰撞同向碰撞同向碰撞同向碰撞:碰撞前碰撞前碰撞前碰撞前,后面的物体速度大后面的物体速度大后面的物体速度大后面的物体速度大;碰撞后碰撞后碰撞后碰撞后,前面前面前面前面的物体速度

12、大的物体速度大的物体速度大的物体速度大(或两物体的速度相等或两物体的速度相等或两物体的速度相等或两物体的速度相等).).(2)(2)相向碰撞相向碰撞相向碰撞相向碰撞:碰撞后两物体的运动方向不可能都不碰撞后两物体的运动方向不可能都不碰撞后两物体的运动方向不可能都不碰撞后两物体的运动方向不可能都不改变改变改变改变.A例例1.质量相等的质量相等的A、B两球在光滑水平面上两球在光滑水平面上沿同一条直线、在同一方向上运动，沿同一条直线、在同一方向上运动，A球的球的动量动量pA=9 kgm/s，B球的动量球的动量pB=3 kgm/s。A球追上球追上B球时发生碰撞，则球时发生碰撞，则A、B两球碰撞两球碰撞后

13、的动量可能是后的动量可能是()ApA6 kgm/s，pB6 kgm/sBpA8 kgm/s，pB4 kgm/sCpA-2 kgm/s，pB14 kgm/sDpA-4 kgm/s，pB17 kgm/s1.1.对心碰撞对心碰撞对心碰撞对心碰撞 如如如如图图图图，一一一一个个个个运运运运动动动动的的的的球球球球与与与与一一一一个个个个静静静静止止止止的的的的球球球球碰碰碰碰撞撞撞撞，碰碰碰碰撞撞撞撞之之之之前前前前球球球球的的的的运运运运动动动动速速速速度度度度与与与与两两两两球球球球心心心心在在在在同同同同一一一一直直直直线线线线上上上上，碰碰碰碰撞撞撞撞之之之之后后后后两两两两球球球球的的的的速

14、速速速度度度度仍仍仍仍会会会会沿沿沿沿着着着着这这这这条条条条直直直直线线线线.这这这这种种种种碰碰碰碰撞撞撞撞称称称称为为为为正正正正碰碰碰碰，也也也也叫叫叫叫对对对对心心心心碰碰碰碰撞撞撞撞或或或或一维碰撞一维碰撞一维碰撞一维碰撞.2.2.非对心碰撞非对心碰撞非对心碰撞非对心碰撞 一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰前球的运动速度与两

15、球心的连线不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线.这种碰撞这种碰撞这种碰撞这种碰撞称为称为称为称为斜碰斜碰斜碰斜碰，也叫，也叫，也叫，也叫非对心碰撞非对心碰撞非对心碰撞非对心碰撞.发发发发生生生生非非非非对对对对心心心心碰碰碰碰撞撞撞撞的的的的物物物物体体体体也也也也遵遵遵遵循循循循动动动动量量量量守守守守恒恒恒恒定定定定律律律律，但但但但情情情情况况况况较较较较复复复复杂杂杂杂，中中中中学学学学阶阶阶阶段段段段不不不不作作作作要要要要求求求求.可可可可

16、在在在在相相相相互互互互垂垂垂垂直直直直的的的的两两两两个个个个方方方方向向向向上上上上分分分分别别别别应用动量守恒定律应用动量守恒定律应用动量守恒定律应用动量守恒定律.物物物物理理理理学学学学里里里里所所所所研研研研究究究究的的的的碰碰碰碰撞撞撞撞,包包包包括括括括的的的的范范范范围围围围很很很很广广广广,只只只只要要要要通通通通过过过过短短短短时时时时间间间间作作作作用用用用,物物物物体体体体的的的的动动动动量量量量发发发发生生生生了了了了明明明明显显显显的的的的变变变变化化化化,都都都都可可可可视视视视为为为为碰碰碰碰撞撞撞撞.例例例例如如如如:两两两两个个个个小小小小球球球球的的的的撞

17、撞撞撞击击击击,子子子子弹弹弹弹射射射射入入入入木木木木块块块块,铁铁铁铁锤锤锤锤打打打打击击击击钉钉钉钉子子子子,列列列列车车车车车车车车厢厢厢厢的的的的挂挂挂挂接接接接,中中中中子子子子轰轰轰轰击击击击原原原原子子子子核核核核等等等等均均均均可可可可视视视视为为为为碰碰碰碰撞撞撞撞问问问问题题题题.需需需需注注注注意意意意的的的的是是是是必必必必须须须须将将将将发发发发生生生生碰碰碰碰撞撞撞撞的的的的双双双双方方方方(如如如如两两两两小小小小球球球球、子子子子弹弹弹弹和和和和木木木木块块块块、铁铁铁铁锤锤锤锤和和和和钉钉钉钉子子子子、中中中中子子子子和和和和原原原原子子子子核核核核等等等等

18、)包包包包括括括括在在在在同同同同一一一一个个个个系系系系统统统统中中中中,才才才才能能能能对对对对该该该该系系系系统统统统应应应应用用用用动动动动量量量量守恒定律守恒定律守恒定律守恒定律.例例例例2.2.质量为质量为质量为质量为mm速度为速度为速度为速度为v v的的的的A A球，跟质量为球，跟质量为球，跟质量为球，跟质量为3 3mm的静止的静止的静止的静止的的的的B B球发生正碰，碰后球发生正碰，碰后球发生正碰，碰后球发生正碰，碰后B B球的速度可能为球的速度可能为球的速度可能为球的速度可能为()()A.0.6A.0.6v v B.0.4 B.0.4v v C.0.2 C.0.2v v D.

19、0.1 D.0.1v v解析解析解析解析:B B球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形由动量守恒：由动量守恒：由动量守恒：由动量守恒：B B球速度的最大值发生在弹性碰撞时：球速度的最大值发生在弹性碰撞时：球速度的最大值发生在弹性碰撞时：球速度的最大值发生在弹性碰撞时：所以，只有所以，只有所以，只有所以，只有0.40.4v v是速度可能值是速度可能值是速度可能值是速度可能值B碰撞模型拓展：类碰撞问题碰撞模型拓展：类碰撞问题碰撞模型拓展：类碰撞问题碰撞模型拓展：类碰撞问题 1.1.如如

20、如如图图图图，光光光光滑滑滑滑水水水水平平平平面面面面上上上上的的的的A A物物物物体体体体以以以以速速速速度度度度v v去去去去撞撞撞撞击击击击静静静静止止止止且且且且一一一一端端端端带带带带有有有有弹弹弹弹簧簧簧簧的的的的B B物物物物体体体体，A A、B B两两两两物物物物体体体体相相相相距距距距最最最最近近近近时时时时，两两两两物物物物体体体体速速速速度度度度必必必必定定定定相相相相等等等等，此此此此时时时时弹弹弹弹簧簧簧簧最最最最短短短短，其其其其压压压压缩缩缩缩量量量量最最最最大大大大.若若若若弹弹弹弹簧簧簧簧恢恢恢恢复复复复原原原原长长长长，弹弹弹弹性性性性势势势势能能能能又又又

21、又全全全全部部部部转转转转化化化化为为为为动能，系统没有机械能损失，可以看成弹性碰撞动能，系统没有机械能损失，可以看成弹性碰撞动能，系统没有机械能损失，可以看成弹性碰撞动能，系统没有机械能损失，可以看成弹性碰撞.碰撞的特点是碰撞的特点是碰撞的特点是碰撞的特点是动量守恒动量守恒动量守恒动量守恒，机械能不增加机械能不增加机械能不增加机械能不增加.相互作相互作相互作相互作用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理.对相对相对相对相互作用中两物体相距互作用中两物体相距互作用中两物体相距

22、互作用中两物体相距“最近最近最近最近”“最远最远最远最远”或或或或“恰好上升到最恰好上升到最恰好上升到最恰好上升到最高点高点高点高点”等一类临界问题，求解的关键都是等一类临界问题，求解的关键都是等一类临界问题，求解的关键都是等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等速度相等速度相等速度相等”，具体分析如下：，具体分析如下：，具体分析如下：，具体分析如下：甲甲甲甲乙乙乙乙三种常见的类碰撞问题三种常见的类碰撞问题三种常见的类碰撞问题三种常见的类碰撞问题2.2.如如如如图图图图甲甲甲甲，物物物物体体体体A A以以以以速速速速度度度度v v0 0滑滑滑滑上上上上静静静静止止止止在在在在光光光光滑滑滑滑水

23、水水水平平平平面面面面上上上上的的的的小小小小车车车车B B，当当当当A A在在在在B B上上上上滑滑滑滑行行行行的的的的距距距距离离离离最最最最远远远远时时时时，A A、B B相相相相对对对对静静静静止止止止，A A、B B两两两两物物物物体体体体的速度必定相等的速度必定相等的速度必定相等的速度必定相等3.3.如如如如图图图图乙乙乙乙，质质质质量量量量为为为为MM的的的的滑滑滑滑块块块块静静静静止止止止在在在在光光光光滑滑滑滑水水水水平平平平面面面面上上上上，滑滑滑滑块块块块的的的的光光光光滑滑滑滑弧弧弧弧面面面面底底底底部部部部与与与与桌桌桌桌面面面面相相相相切切切切，一一一一个个个个质质

24、质质量量量量为为为为mm的的的的小小小小球球球球以以以以速速速速度度度度v v0 0向向向向滑滑滑滑块块块块滚滚滚滚来来来来，设设设设小小小小球球球球不不不不能能能能越越越越过过过过滑滑滑滑块块块块，则则则则小小小小球球球球到到到到达达达达滑滑滑滑块块块块上上上上的的的的最最最最高高高高点点点点时时时时(即即即即小小小小球球球球竖竖竖竖直直直直方方方方向向向向上上上上的的的的速速速速度度度度为为为为零零零零)，两两两两物物物物体体体体的的的的速速速速度度度度肯肯肯肯定定定定相相相相等等等等(方方方方向向向向水水水水平平平平向向向向右右右右).).若若若若小小小小球球球球回回回回到到到到水水水水

25、平平平平面面面面上上上上，重重重重力力力力势势势势能能能能又又又又全全全全部部部部转转转转化化化化为为为为动动动动能能能能，系统没有机械能损失，可以看成弹性碰撞系统没有机械能损失，可以看成弹性碰撞系统没有机械能损失，可以看成弹性碰撞系统没有机械能损失，可以看成弹性碰撞.例例例例3.3.两质量分别为两质量分别为两质量分别为两质量分别为MM1 1和和和和MM2 2的劈的劈的劈的劈A A和和和和B B，高度相同，高度相同，高度相同，高度相同，放在光滑水平面上放在光滑水平面上放在光滑水平面上放在光滑水平面上.A.A和和和和B B的倾斜面都是光滑曲面，的倾斜面都是光滑曲面，的倾斜面都是光滑曲面，的倾斜面

26、都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图曲面下端与水平面相切，如图曲面下端与水平面相切，如图曲面下端与水平面相切，如图.一质量为一质量为一质量为一质量为mm的物块的物块的物块的物块位于劈位于劈位于劈位于劈A A的倾斜面上，距水平面的高度为的倾斜面上，距水平面的高度为的倾斜面上，距水平面的高度为的倾斜面上，距水平面的高度为h h.物块从物块从物块从物块从静止开始滑下，然后又滑上劈静止开始滑下，然后又滑上劈静止开始滑下，然后又滑上劈静止开始滑下，然后又滑上劈B.B.求物块在求物块在求物块在求物块在B B上能上能上能上能够达到的最大高度够达到的最大高度够达到的最大高度够达到的最大高度.处理碰撞问题的

27、几个关键点处理碰撞问题的几个关键点处理碰撞问题的几个关键点处理碰撞问题的几个关键点(1)(1)选取动量守恒的系统：若有三个或更多个物选取动量守恒的系统：若有三个或更多个物选取动量守恒的系统：若有三个或更多个物选取动量守恒的系统：若有三个或更多个物体参与碰撞时，要合理选取所研究的系统体参与碰撞时，要合理选取所研究的系统体参与碰撞时，要合理选取所研究的系统体参与碰撞时，要合理选取所研究的系统 (2)(2)弄弄弄弄清清清清碰碰碰碰撞撞撞撞的的的的类类类类型型型型：弹弹弹弹性性性性碰碰碰碰撞撞撞撞、完完完完全全全全非非非非弹弹弹弹性性性性碰撞还是其他非弹性碰撞碰撞还是其他非弹性碰撞碰撞还是其他非弹性碰

28、撞碰撞还是其他非弹性碰撞 (3)(3)弄弄弄弄清清清清碰碰碰碰撞撞撞撞过过过过程程程程中中中中存存存存在在在在的的的的关关关关系系系系：能能能能量量量量转转转转化化化化关关关关系、几何关系、速度关系等系、几何关系、速度关系等系、几何关系、速度关系等系、几何关系、速度关系等1.1.弹性碰撞：弹性碰撞：弹性碰撞：弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做 弹性碰撞。弹性碰撞。弹性碰撞。弹性碰撞。(1)(1)规律：规律：规律：规律：动量守恒、机械能守恒动量守恒、机械能守恒动量守恒、机械能守

29、恒动量守恒、机械能守恒 (2)(2)能量转化情况：能量转化情况：能量转化情况：能量转化情况：系统动能没有损失系统动能没有损失系统动能没有损失系统动能没有损失2.2.完全非弹性碰撞：完全非弹性碰撞：完全非弹性碰撞：完全非弹性碰撞：碰撞后两物体连在一起运动的现象。碰撞后两物体连在一起运动的现象。碰撞后两物体连在一起运动的现象。碰撞后两物体连在一起运动的现象。(1)(1)规律：规律：规律：规律：动量守恒，机械能减少动量守恒，机械能减少动量守恒，机械能减少动量守恒，机械能减少 (2)(2)能量转化情况：能量转化情况：能量转化情况：能量转化情况：系统动能损失最大系统动能损失最大系统动能损失最大系统动能损失最大3.3.对心碰撞和非对心碰撞对心碰撞和非对心碰撞对心碰撞和非对心碰撞对心碰撞和非对心碰撞